Ученые установили, что на верхнем пределе лесов на Алтае структура почв и скорость ее изменения при продвижении лесов выше в горы зависят от микроклиматических особенностей склонов и от длительности формирования на них древостоев. Так, на холодных и влажных северных склонах, где леса стали формироваться еще 300-400 лет назад, встречаются лесные подзолистые почвы, тогда как на более теплых и сухих восточных склонах, где средний возраст деревьев около 100 лет, почвы представлены типичными для высокогорий литоземами. Полученные данные позволят точнее прогнозировать изменение всех компонентов горных экосистем при потеплении климата в будущем. Результаты исследования, поддержанногогрантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Forest Ecosystems.
Средняя температура на планете быстро повышается, что отражается на растительности высокогорий. Так, за последние десятилетия деревья в горах появились на тех высотах, которые ранее из-за суровых условий были заняты лишь кустарниками и травами. Такое расширение лесов стало возможно благодаря повышению температуры воздуха, увеличению объема зимних осадков и длительности сезона активного роста растений. При этом не до конца изучено, как связаны между собой особенности почвы и процесс появления лесов на участках горных тундр и лугов.
Ученые из Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН (Екатеринбург) и Ботанического сада Уральского отделения РАН (Екатеринбург) впервые установили, что в горах Алтая состав почв и распространение деревьев зависят от направления склона и времени, когда древостои начали на нем формироваться.
Авторы исследовали территории на северных, южных и восточных склонах в центральной части Горного Алтая, описав параметры — такие как высота и диаметр — и состояние 1478 деревьев, а также возраст 1032 из них. На тех же участках исследователи изучили структуру почвы и взяли ее образцы для химического анализа.
Ученые определили, что на северном склоне деревья начали расти в середине XV века, но интенсивное их распространение началось лишь в XX веке, когда температура воздуха и количество осадков зимой увеличились. На восточном склоне деревья появились позже — в конце XIX века. При этом леса начали активно формироваться на северных склонах в начале, а на восточных — в середине XX века.
Хотя сейчас и северные, и восточные склоны выше прежней границы покрыты деревьями, состав почв на них различается. Более раннее распространение древесной растительности на северном склоне привело к формированию подзолов. Это лесные кислые почвы, их поверхностные слои богаты углеродом и питательными веществами, которых мало в глубинных слоях.
На восточном склоне, напротив, питательные элементы одинаково распределены на всех глубинах. Например, содержание азота в верхнем слое почв на северном и восточном склоне было сопоставимо, но на глубине 20 сантиметров количество этого элемента на восточном склоне было примерно в три раза выше, чем на северном. То, что на восточном склоне почвы не успели стать лесными за прошедший век, исследователи связывают с тем, что изменение почвы — это долгий процесс, который зависит не только от изменений климата, но и от типа растительности.
«Полученные данные о времени реакции почв на изменение растительности важны, поскольку до сих пор у специалистов имеется недостаточно данных о скорости почвообразования в горах. Выявленное несоответствие между распространением деревьев и разных типов почв по высотам подтверждает, что почвы реагируют на климатические изменения медленнее, чем растительность. Полученные данные потенциально могут лечь в основу модели, прогнозирующей изменение высокогорных экосистем при разных вариантах изменения климата в будущем. В ближайшее время мы планируем описать, как изменились запасы углерода в высокогорных экосистемах за последние десятилетия на фоне современных изменений климата и выяснить, как они могут измениться в будущем», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Павел Моисеев, доктор биологических наук, заведующий лабораторией геоинформационных технологий Института экологии растений и животных УрО РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
